[发明专利]热处理装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过向硅晶片等基板照射光，对该基板进行热处理的热处理装置。

背景技术

在半导体元件的制造工艺中，反复进行成膜处理、图形的蚀刻处理、氧化扩散处理、改性处理、退火处理等各种热处理。作为在极短的时间内在硅晶片等基板上实施400℃以上的高温条件下的规定热处理的热处理装置，使用一种通过向基板照射来自光源的光而迅速加热该基板的迅速加热装置(灯退火：lamp anneal)(例如，日本特开2005-101237号公报、日本特开2001-237195号公报、日本注册实用新型公报第3017978号公报、日本特开平7-29843号公报)。

在日本特开2005-101237号公报中所述的热处理装置中，作为高速加热被处理体晶片的加热单元，在灯室(lamp house)的顶部的大体整个下面安装多个光源。顶部的下面形成为由平坦面或圆锥面构成的反射面，从各个光源发出的热线被向着下方的晶片反射。而且，对于位于灯室中央部的光源，按照其热线的放射方向朝向正下方的方式而被安装，对于位于灯室的周边部的光源，按照其热线的放射方向向下方内侧倾斜的方式而被安装。由此，就使该热线的放射方向聚集在晶片的周边部。

在日本特开2001-237195号公报中所述的闪光照射加热装置中，由直管构成的若干根闪光放电灯在工件的上方并且与工件相对并列设置。在闪光放电灯的上方设置有使从各个闪光放电灯发出的闪光向下方反射的反射镜。反射镜形成为平板形状，它的两端部以规定的角度向斜下方弯曲。

在日本注册实用新型公报第3017978号中所述的电子束加热器中，在外周部具有多个散热孔的灯室内配设有内面形成为反射面的半球状的反射镜。在该反射镜的内部设置有卤素灯，从该卤素灯发出的光被反射镜的反射面反射，并以点状汇聚在设置在下方的工件上。

在日本特开平7-29834号公报中所述的热处理装置中，在由内面为圆顶状(半球状)的反射面构成的灯室的内部配设有多个光源，从这些光源发出的光被上述反射面向下方反射，并被导向半导体晶片的表面。作为光源使用直径各异的多个圆环状的卤素灯或点光源构成的多个电球型灯。

在半导体器件的制造工艺中，在进行成膜处理、图案的蚀刻处理、氧化扩散处理、改性处理、退火处理等各种热处理的情况下，需要在短时间之内将基板表面加热至规定的温度。而且在加热时，必须使在基板的各个部分的温度分布均匀。

但是，上述日本特开2005-101237号公报中所述的热处理装置以及日本特开2001-237195号公报中所述的闪光照射装置均使用反射面为平面或圆锥面的反射镜，因此，很难高密度地汇聚从各个光源发出的光并导向基板的规定位置，而且也难以均匀地加热整个基板。特别是极难应用于大口径(300mm)的基板。

另一方面，在具备半球状的反射面的日本注册实用新型公报第3017978号中所述的电子束加热器以及日本特开平7-29843号公报中所述的热处理装置中，根据立体角投射定理，能够使半球形状的平坦面(底面)中的照度分布均匀。因此，能够使基板的整个表面的温度分布均匀。但是，如果在反射镜(reflector)的焦点位置配置基板，那么，照射面积就会变小，因此，为了照射整个表面必须增加光源的数量。另一方面，如果使基板从焦点位置偏离，那么，就能够照射基板的大面积，因此，能够削减光源的数量，但另一方面就会出现光的强度变弱，加热效率下降这样的问题。而且，如果为了提高加热效率而增大流经光源灯丝的电流值并增加从光源发出的光的强度，那么，虽然能够快速地升温，但在这种情况下，就会出现光源的耐久性下降这样的问题。

发明内容

因此，本发明者对光的汇聚进行了研究，并进行了各种各样的实验。结果发现，通过使用两种反射镜构成的复合型反射镜，不仅能有效地将光源发出的光导向基板，而且还能在短时间之内升温至高温。

本发明是为了解决上述原有的问题而提出的发明，其目的在于提供一种不仅能减少从光源发出的光的损失而高密度地进行汇聚，而且还能在短时间之内使基板升温至高温的热处理装置。

为了达到上述目的，本发明是一种热处理装置，其特征在于，包括：收纳基板的处理室；设置在上述处理室的上方并且分别照射上述基板的多个光源；内面形成为圆顶状的反射面，反射从上述各个光源发出的光的一部分并导向上述基板的第一反射镜；和分别设置在上述各个光源中，反射并汇聚从各个光源发出的光然后导向上述基板的多个第二反射镜，为了在配设有各个光源的位置形成第一焦点，并在配设上述基板的一侧形成第二焦点，各个第二反射镜的反射面具有围绕该第一焦点的周围的旋转椭圆面或者与其近似的曲面的一部分。